(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、トナーボトルの処方誤認や品質バラ付き等補充容器中の不適合トナーを装置内に導入することにより生ずる画像不良問題を解決し、良質な画像を大量に且つ永続的に得ることの出来る画像形成装置を提供する。  【解決手段】  トナー現像剤を用いて静電潜像を現像する方式の画像形成装置に於いて、前記画像形成装置には、トナーを補給器に補充する際、その補充用容器に収容されているトナーの構成無機成分元素の種類と量を測定する蛍光Ｘ線分析装置と、その測定結果に基づき該補充容器中トナーの前記補給器への補給実施又は停止を制御する機構とが設けられていることを特徴とする画像形成装置。【選択図】  図２
2006047366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー現像剤を用いて静電潜像を現像する方式の画像形成装置に於いて、
前記画像形成装置には、トナーを補給器に補充する際、その補充用容器に収容されているトナーの構成無機成分元素の種類と量を測定する蛍光Ｘ線分析装置と、その測定結果に基づき該補充容器中トナーの前記補給器への補給実施又は停止を制御する機構とが設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記補給器へのトナー補充がトナーカートリッジにより行われ、該トナーカートリッジのトナーの構成無機成分元素の種類と量の測定と、それに基づくトナー補給実施又は停止の制御がカートリッジ単位で行われることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記蛍光Ｘ線分析装置が微小部蛍光Ｘ線分析装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記蛍光Ｘ線分析装置に於いて測定されるトナーの無機成分元素が珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、より詳細には、感光体上に形成した静電潜像をトナー現像剤を用いて現像、可視化する方式の複写機、プリンター等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法等を利用した画像形成装置では、感光体ドラム等の感光体表面を一様に帯電し、該帯電した感光体ドラム等の表面に、一定の画像情報に基づいて光照射（画像露光）を行うことにより静電潜像（電荷像）を形成し、正負何れかの所定極性に帯電させたトナー現像剤を用いて該静電潜像を現像し、得られたトナー像を、紙やＯＨＰフィルム等の記録材に転写し、転写されたトナー像を熱圧ローラ（定着ローラ）等によって熱定着させることにより、画像形成が行われる。
【０００３】
従って、これら複写機、プリンター等の画像形成装置は、光源等を備えた露光部と感光体、帯電器、トナー現像器、転写器等から成る画像形成部、形成されたトナー画像を例えば圧・熱ローラ等で定着する画像定着部とを少なくとも備えている。
【０００４】
近年に至り、これら画像形成装置は、処理速度の高速化が求められる一方で、複写画像の細密化等の画質向上がより一層強く求められるようになってきている。
【０００５】
画像形成装置は、一般にその機種毎に、印刷物や複写物等製品の画質が全体として最良となるように現像、定着、その他の各工程に於ける処理条件が最適化されて設定されている。
特に、静電潜像の現像に用いられるトナー現像剤の処方は、装置の現像最適条件に適合するように処方設定されていて、その設定中心値から所定許容範囲内にある処方のものを供給することが求められる。
【０００６】
トナーは、一般に、熱可塑性樹脂等のバインダー樹脂、ワックス等の離型剤、マグネタイト、鉄粉等の磁性粒子、電荷制御剤、着色剤等から成るトナー粒子とこの粒子表面にまぶすように付着させたシリカ微粉、チタニア微粉等の外添剤から構成されるが、特に外添剤所定量の均質付着化が重要である。
【０００７】
特許文献１にはトナー粒子に添加した無機粒子外添剤全量に対して、トナー粒子に付着しない遊離の無機粒子外添剤の割合を特定（５重量％）以下に抑制したトナーの発明が開示されている。
又、特許文献２には、外添すべき無機酸化物を単独で蛍光Ｘ線分析で測定した強度値を１００％としたときに、記録媒体上に外添トナーが転写され、且つ定着前の状態に於ける無機酸化物の蛍光Ｘ線強度値を特定（０．００５％）以下としたＭＩＣＲトナーの発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３５６５１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２９５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
画像形成装置に於いて、良質な記録材画像を大量に且つ永続的に得るためには、それに用いるトナーも均質な処方のものを永続して安定的に補充供給することが重要である。
即ち、誤認等により製造ロット自体のトナー処方値が設定値と異なるものを使用した場合は勿論、例え、ロットの平均値としては処方が一致していたとしても、補給容器毎、例えば、カートリッジ毎に処方のバラツキが大きく、装置内供給時点でトナーの容器単位、即ち、カートリッジ単位の処方がその許容範囲を外れた場合等に於いては、それをそのまま供給してしまうと適切な画像を永続して得ることが出来ないからである。
殊に、前記カートリッジ等の補給容器中のトナーが、その画像形成装置の製作メーカーにより直接製造された製品、又は、その指導下で製造された製品等、所謂、純正品ではない場合は装置の上記設定現像条件等に充分適合していなかったり、その品質管理が必ずしも充分でないものがしばしば存在する。
ところが、上記装置供給時点でのトナー容器単位、例えば、カートリッジ単位の品質バラツキの問題に装置的に対処した提案は本発明者等の知る限りに於いて現在まで殆ど見当たらない。
本発明の目的は、上記した補充容器中のトナー品質不適合に由来して生ずる問題を解決し、良質な画像を大量に且つ永続的に得ることの出来る画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、トナー現像剤を用いて静電潜像を現像する方式の画像形成装置に於いて、
前記画像形成装置には、トナーを補給器に補充する際、その補充用容器に収容されているトナーの構成無機成分元素の種類と量を測定する蛍光Ｘ線分析装置と、その測定結果に基づき該補充容器中トナーの前記補給器への補給実施又は停止を制御する機構とが設けられていることを特徴とする画像形成装置が提供される。
【００１０】
即ち、本発明の画像形成装置は、装置のトナー補給器部に蛍光Ｘ線分析装置が付設され、これにより該補給器部に補充する、例えば、カートリッジ等の補充容器中のトナーに於ける外添剤等のトナー構成無機成分元素の種類と量を測定し、その測定結果から該処方が設定値から許容範囲内にあるかどうかを判定し、それにより該トナーの補給器への補給又は停止を実行する機構を備えた点が構成上の顕著な特徴である。
従って、本発明の画像形成装置は、従来の装置と異なり、製品画像の画質低下を招来する恐れのある補充トナーを装置内に導入することなく排除することが出来き、良好な画質の印刷物、複写物等を大量に且つ永続的に得ることが出来る。
【００１１】
前記補給器へのトナー補充がトナーカートリッジにより行われ、該トナーカートリッジのトナーの構成無機成分元素の種類と量の測定と、それに基づくトナー補給実施又は停止の制御がカートリッジ単位で行われる態様の装置が特に好ましい。
又、装置に配設される蛍光Ｘ線分析装置は微小部蛍光Ｘ線分析装置であることが好ましい。
更に、前記蛍光Ｘ線分析装置で測定されるトナーの無機成分元素は珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）から選ばれた少なくとも１種であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置は、トナー補給器部にトナーを補充する際、その補充用容器に収容されているトナーの構成無機成分元素の種類と量を測定する蛍光Ｘ線分析装置と、その測定結果に基づき該補充容器中トナーの前記補給器への補給実施又は停止を制御する機構とが設けられているため、複写物や印刷物等の製品画質を低下させる規格外処方のトナーを装置内に導入する前に予め排除することが出来る。
例え、大量の製品を長期間連続して印刷乃至複写する場合にも、常に良好な画質の製品を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細且つ具体例に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置に於ける特徴部分であるトナー補給器部の概略構成を示した略図である。  
図２は、本発明の画像形成装置（複写機）に於いて前記トナー補給器にトナーカートリッジからトナーを補充する態様を示した説明用略図である。
そして、図３は、本発明の画像形成装置に於いてトナー補給器にトナーカートリッジからトナーを補充する際の操作及び作動手順を示したブロック図である。
【００１４】
既に述べたように、本発明の画像形成装置は、トナーを補給器に補充する際、その補充用容器に収容されているトナーの構成無機成分元素の種類と量を測定する蛍光Ｘ線分析装置と、その測定結果に基づき該補充容器中のトナーの前記補給器への補給実施又は停止を制御する機構とが配設されていることが構成上の顕著な特徴である。
そして、本発明の画像形成装置は、前記蛍光Ｘ線分析装置と前記制御機構が付設された前記トナー補給器部分以外の装置構成は、通常の複写機、プリンター等と構造的に特に変わるところはない。
【００１５】
従って、本発明装置の上記特徴部分以外の構成に関しては、その概要のみを、複写機を例に極簡単に説明する。
本発明の装置（複写機）は；
枠体上面に設けられた原稿載置用コンタクトガラス、枠体内のコンタクトガラス下部に載置原稿に沿って移動可能に配設されたハロゲンランプ等の光源、複数の反射ミラー、光学レンズ及びＣＣＤ素子等から成る光学系とそれらを覆うカバーとを有する画像読込部、
表面に操作ボタン及び表示プレートを有し、その内部側に制御機構等を備えた操作パネル部、
帯電器、感光体ドラム、転写器、トナー補給器等を備えた画像形成部、熱ローラ、圧ローラ等より成る定着部、及び、それらを収容するハウジングから成る。
更に、前記ハウジングの側板には給紙カセットの引出口が、他方側板には排紙トレイが夫々設けられている。
又、前記カバーの上面部には原稿自動送り機構が設けられる。
【００１６】
次に、本発明の画像形成装置の特徴部分であるトナー補給器部分の構成の概要を、図１により説明する。
図１から判るように、本発明の画像形成装置に於いてトナー補充カートリッジ等のトナー補充用容器（トナーボトル）が接続された状態に於けるトナー補給部では、トナー補給器３の上端の開口にトナーボトル２が接続されており、該トナー補給器３の一方の外側面に近接して蛍光Ｘ線装置の照射部１ａが配置され、及び、この図の装置の場合には該補給器３を挟んだ対面側にその検出器１ｂが配され、該補給器３の底部側は、画像形成装置の現像器に連なっている。又、図１には示されていないが補給器３にはトナーボトル２からのトナー供給を停止させる遮断弁が設けられる。
【００１７】
複写機を例に取って、本発明の装置の前記特徴部分を更に詳細に説明する。
図２に示すように、本発明の装置に於いて、トナーボトル（カートリッジ）２を接続したトナー補給器３は、その接続開口部３ｅに連なるトナー移送路３ａと補給トナー収容室３ｂとを有し、トナー移送路３ａには該移送路を閉止するための遮断弁３ｃが、後述する蛍光Ｘ線発生装置１ａｂの試料測定位置の直下に設けられている。
又、補給トナー収容室３ｂの底部には、トナーをその下側に連なる現像器５に適正量補給するための流量調整弁等の供給調整手段３ｄが夫々設けられている。
【００１８】
図示した装置の場合、蛍光Ｘ線発生装置照射部兼検出部（検出器を内蔵）１ａｂは補充トナー移送路３ａ側壁の外側面に近接して設置され、そのＸ線照射トナーから得た測定情報を制御装置４に伝達するように電気的接続されている。
又、前記制御装置４には、前記蛍光Ｘ線発生装置照射部兼検出部１ａｂが測定した伝達情報に基づいてなされた遮断弁３ｃの作動指令を伝達するための電気接続手段が設けられている。
【００１９】
一方、補給トナー収容室３ｂの底部に連なる現像器５には、トナー攪拌器５ａと、内部にマグネットを備えた現像ローラ５ｂが収容されており、現像ローラ５ｂは、回転する感光体ドラム５ｃに対面している。感光体ドラム５ｂの周囲には、図示されていないが、この現像器５の上流側に帯電器、画像露光のための光学系が配置され、その下流側に、転写装置、クリーニング装置、除電器が配置され、それ自体公知の手段によって、静電荷像が感光体ドラム５ｃの表面に形成され、この電荷像が現像器５によって現像されてトナー像が形成され、このトナー像が所定の転写材（例えば紙）に転写されるようになっている。
【００２０】
本発明で使用される蛍光Ｘ線分析装置（ＸＲＦ）は、物質の表層領域に於ける成分元素の定性、定量や透過Ｘ線像による物質内部の構造の測定観察を非破壊で行う装置である。
即ち、Ｘ線を物質に照射すると原子の内殻軌道上の電子は外側へはじき出され、そこにエネルギーレベルのより高い外殻軌道の電子が落ちてくる。
この時、蛍光Ｘ線と呼ばれる両軌道のエネルギー差に相当するＸ線が発生する。
この蛍光Ｘ線を検出し、その波長やエネルギー値及びその強度を解析することにより元素の定性、定量を行う分析装置である。
通常、蛍光Ｘ線分析装置で測定する面積はｍｍφのオーダーであり、試料全体の平均的な元素情報を得るもので、装置によるが通常ホウ素（Ｂ）からウラン（Ｕ）までの元素について測定できる。
測定試料の前処理は殆ど不要で、大気圧下で分析することが出来る。
又、通常、蛍光Ｘ線分析は、表面から数μｍ〜数ｍｍまでの表層の分析に用いられるが、Ｘ線は光や電子線に比べ物質の透過能が高いため、表面だけではなく内部の元素情報や構造も知ることができる。
【００２１】
蛍光Ｘ線分析装置は試料を励起するためのＸ線発生装置、試料室（本発明の装置では補充トナー移送路３ａの一部分（Ｘ線照射部分）がこれに相当する。）、発生した蛍光Ｘ線を分光するための分光器とＸ線検出器、そして検出器からの信号を処理して制御機構に伝達する手段から構成される。
Ｘ線発生装置の発生源であるＸ線管の対陰極物質にはＷやＣｒの他にＭｏ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ等が用いられる。
発生した蛍光Ｘ線を分光するシステムには、主に二種類の方式が用いられる。
その一つは波長分散法で、試料からの蛍光Ｘ線の内、ソーラスリットによりほぼ平行な成分のみを取り出し、分光器に入射させ、ブラッグの法則を用いて分光する。
他法は、エネルギー分散法で、Ｘ線検出器自体がエネルギー分析能力を持つＳｉ等の半導体検出器を用いる方法である。
但し後者の方法では、検出可能な元素はＮａからＵまでで、Ｃ，Ｎ，Ｆ等の軽元素は測定出来ない。
波長分散法の特徴はエネルギー分解能が高いことで、隣接ピークやマトリックスからの強い信号を分離した高感度分析や高精度定量が可能である。
逆に、エネルギー分散法は、エネルギー分解能は波長分散法に劣るものの、発生した蛍光Ｘ線を効率良く検出できるため、試料の少量分析に有利であり、又、多元素同時分析が行える利点も持つ。
【００２２】
最近では物質の微小領域に於ける少量の試料を分析するのに適した微小部蛍光Ｘ線分析装置が製品化され多用されている。
この微小部蛍光Ｘ線分析装置は、Ｘ線の導管として内面を回転放物面状に形成した中空のガラス管を用いることで照射Ｘ線を全反射により集束させて高輝度微細ビームを作り出し、従来の蛍光Ｘ線分析装置では出来なかった微小領域（数十μｍφ）の分析を行うことを可能にしたもので、多元素同時分析が可能なうえ測定応答も速い。
この微小部蛍光Ｘ線分析装置ではエネルギー分散方式が一般に採用される。
本発明に於いては、何れの方式の蛍光Ｘ線分析装置をも、特に限定されることなく用いることができるが、本発明ではその目的から全てのトナー構成元素を検出しその組成を分析する必要は必ずしも無く、指標となる代表的なトナー構成元素、例えば、珪素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、鉄（Ｆｅ）等、多くとも特定の数種類の元素量を追跡定量すればよいこと、試料測定から遮断弁操作までの時間をできるだけ短くすることが求められること等から微小部蛍光Ｘ線分析装置が好ましい。
【００２３】
本発明に於いて前記トナー補給器３に付設される制御装置４は、前記蛍光Ｘ線分析装置から伝達された測定情報を解析、判断する演算部とその判断に基づいて作動指令を発し、それを補給器３の遮断弁３ｃに伝達する制御部とから成る。
この制御機４の演算部には指標となるトナー構成無機元素の基準処方データ及びその許容誤差範囲が予め格納される。
前記蛍光Ｘ線分析装置の測定値は試料の測定環境、例えば測定時の温度、湿度等により変動するが、予め多数の環境条件下での測定値を表にしたものを格納しておくか、又は、相対比較により判別することが可能である。
【００２４】
最後に、本発明の装置に於けるトナー補充の際のトナー補給器部分の操作及び作動手順を図３を参照して説明する。
先ず、画像形成装置のトナー補給器上端開口にトナーボトルを接続セットする。
この時点ではトナー移送路の遮断弁は閉止状態にあり、ボトル内のトナーは遮断弁上面までを満たす（図３（ｉ））。
次いで該トナーボトル中のトナーの追跡指標成分元素を検知するための蛍光Ｘ線分析装置を起動する（図３（ｉｉ））。
移送路内のトナー測定部分にＸ線を照射し、所定のトナー成分を測定する（図３（ｉｉｉ））。
測定情報は制御機構に送られ、演算部でデータ処理されてトナー組成分析される（図３（ｉｖ））。
測定トナー組成と予め設定された標準処方が比較され装置内導入の合否判定が行われる（図３（ｖ））。
測定トナー組成が許容範囲内である場合、トナー供給可の指令が出され、遮断弁が開かれトナーが現像器５内に供給される（図３（ｖｉ））。
測定トナー組成が許容範囲内でない場合、トナー供給不可の指令が出され、遮断弁は開かれない（図３（ｖｉｉ））。
【実施例】
【００２５】
「実施例１」
図２に示したトナー補給器部構造を有する複写機で、表１に示したトナー処方の値を各指標元素含有量の基準値とし、その許容誤差範囲を表１に示した範囲に設定したものを用意した。
この複写機のトナー補給器開口部にトナーカートリッジＡを接続し、内部のトナーをトナー補給路の遮断弁上に導入し、蛍光Ｘ線分析装置を起動させ、測定を実施した（試料の測定環境２５℃、湿度６０％）。
【００２６】
【表１】
2006047366.tif 000003
【００２７】
この測定値は、Ｓｉ＝１．０９８４、Ｔｉ＝１．２０２６、Ｆｅ＝４４．９１５（単位：強度（count per  second）)であり、各数値を重量％に換算した値が基準値の許容範囲内であったので、遮断弁は即時に開かれトナーは装置内に導入された。
【００２８】
「比較例１」
実施例１の装置に、別ロットのトナーカートリッジＢを接続した以外は、実施例１と同様に処理した。
【００２９】
この測定値は、Ｓｉ＝０．４１１０、Ｔｉ＝０．０９９７、Ｆｅ＝１．４０３２（単位：強度（count per  second）)であり、各数値を重量％に換算した値が基準値の許容範囲外であったので、遮断弁は閉じられたままでトナーは装置内に導入され無かった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の画像形成装置に於けるトナー補給器部の概略構成を示した略図。
【図２】本発明の画像形成装置（複写機）に於いてトナー補給器にトナーカートリッジからトナーを補充する態様を示した説明用略図
【図３】本発明の画像形成装置に於いてトナー補給器にトナーカートリッジからトナーを補充する際の操作及び作動手順を示したブロック図
【符号の説明】
【００３１】
１ａ    蛍光Ｘ線分析装置照射部
１ｂ    蛍光Ｘ線分析装置検出部
１ａｂ  蛍光Ｘ線分析装置照射部兼検出部
３      トナー補給器
３ａ    トナー移送路
３ｂ    トナー収容室
３ｃ    遮断弁
３ｄ    調整弁
３ｅ    開口部
４      制御機構
５      現像器
５ａ    トナー攪拌器
５ｂ    現像ローラ
５ｃ    感光体ドラム
【図１】
2006047366.tif 000004
【図２】
2006047366.tif 000005
【図３】
2006047366.tif 000006